放射性元素的衰变

2放射性元素的衰变主题1原子核的衰变研读教材·自主认知1.原子核衰变的定义:原子核放出_______粒子,由于_________变了,它在元素周期表中的位置就变了,变成另一种_______。我们把这种变化称为_____________。α或β核电荷数原子核原子核的衰变2.原子核衰变的种类:(1)α衰变:放出_______的衰变叫作α衰变。铀238核放出一个α粒子后,核的质量数______,核电荷数______,变成新核——钍234核。衰变方程式:α粒子减少4减少22384922U_______He23490Th(2)β衰变:放出_______的衰变叫作β衰变。钍234核也具有放射性,它能放出一个β粒子而变成衰变方程式3.原子核衰变的规律:原子核衰变时_______和_______都守恒。β粒子23491Pa()镤。234234090911ThPae电荷数质量数合作探究·核心归纳伴随着天然放射现象,一直发生着衰变。请结合两种衰变的示意图思考下列问题:(1)原子核辐射射线会发生什么变化?提示:天然放射性元素的原子核辐射α或β射线,原子核的核电荷数就发生了变化,变成了另一种原子核,也就是原子核发生了衰变。(2)原子核衰变过程中符合哪些规律?发生α衰变时,原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化?提示:原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒。α粒子的质量数是4,电荷数是2,所以发生α衰变的原子核的质量数减少4,电荷数减少2,新核在元素周期表中的位置向前提了两位,核反应方程为AA44ZZ22XYHe。(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化?β衰变时的核电荷数为什么会增加?释放的电子从哪里来的?提示:β粒子的质量数是0,电荷数是-1,所以发生β衰变的原子核质量数不变,电荷数增加1,新核在元素周期表中的位置向前进一位,核反应方程为原子核内虽然没有电子,但核内的质子和中子是可以相互转化的,当核内的中子转化为质子时,同时要产生一个电子并从核内释放出来,就形成了β衰变,从而新核少了一个中子,但增加了一个质子,核电荷数增加,并辐射出来一个电子。AA0ZZ11XYe。(4)原子核发生衰变的实质是什么?提示:α衰变的实质是原子核内的2个质子和2个中子结合成一个α粒子放射出来,β衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子放射出来。可见,放射出的α粒子和β粒子是原子核内的质子或中子转化而成的。【归纳总结】1.α衰变的实质:在放射性元素的原子核中,2个质子和2个中子结合得比较紧密,有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来,这就是放射性元素发生的α衰变,其反应式为2.β衰变的实质:原子核里虽然没有电子,但是核内的中子可以转化成质子和电子,产生的电子从核内发射出来,这就是β衰变,其反应式为1141022H2nHe。110011nHe。过关小练·即时应用1.(2015·北京高考)下列核反应方程中,属于α衰变的是()【解析】选B。选项A是人工核反应,选项B是α衰变,选项C是核聚变,选项D是β衰变,选项B正确。2.(2015·宿迁高二检测)原子核经放射性衰变①变为原子核继而经放射性衰变②变为原子核再经放射性衰变③变为原子核放射性衰变①、②和③依次为()A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、β衰变和α衰变C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变23892U23490Th，23491Pa，23492U。【解析】选A。，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变。，质子数加1，说明②为β衰变，中子转化成质子。，质子数加1，说明③为β衰变，中子转化成质子，A正确。【补偿训练】1.(多选)元素X是放射性元素Y的同位素,X与Y分别进行了这样的衰变过程:则下列叙述中,正确的是()A.Q和S是同位素B.X和R的原子序数相同C.X和R的质量数相同D.R的质子数多于上述任一元素的质子数【解析】选A、D。X和Y是同位素,Q和S是它们发生了一次α衰变和一次β衰变的产物,它们的质子数相同,故为同位素,A项正确;R是Y发生一次β衰变的产物,它的原子序数比Y多1,质量数与Y相同,D正确;X与Y的原子序数相同,质量数不同,故X与R原子序数不同,质量数也不同,B、C错误。2.核经一系列的衰变后变为核,问:(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变?(2)相比,质子数和中子数各少多少?(3)综合写出这一衰变过程的方程。23892U20682Pb2062388292PbU与【解题探究】(1)衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒。(2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均减少2,每发生一次β衰变原子核的中子数减少1,质子数增加1。【解析】(1)设衰变为经过x次α衰变和y次β衰变。由质量数守恒和电荷数守恒可得238=206+4x①92=82+2x-y②联立①②解得x=8,y=6,即一共经过8次α衰变和6次β衰变。(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2,每发生一次β衰变中子数减少1,而质子数增加1,故质子数少10,中子数少22。(3)核反应方程为答案:(1)86(2)1022(3)见解析23892U20682Pb2062388292PbU较23820640928221UPb8He6e＋＋。【通法悟道】确定衰变次数的两种方法(1)根据电荷数和质量数守恒求解:设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素则衰变方程为根据电荷数和质量数守恒可列方程:A=A′+4n,Z=Z′+2n-m以上两式联立解得:AZXAZY,AA40ZZ21XYnHemeAAAAn,mZZ42(2)根据衰变规律求解:因为β衰变对质量数无影响,先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。主题2半衰期研读教材·自主认知1.定义:放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间。2.决定因素:放射性元素衰变的快慢是由___________的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。不同的放射性元素,半衰期_____。3.应用:利用半衰期非常_____这一特点,可以测量其衰变程度,推断时间。半数核内部自身不同稳定合作探究·核心归纳1.半衰期的含义是什么?它是怎么得到的?对于某个或选定的几个原子核什么时候发生衰变能否根据半衰期算出?提示:(1)半衰期是某种放射性元素的大量的原子核有半数发生衰变所需要的时间,是通过大量统计规律总结得到的。(2)对于某个或几个特定的原子核的衰变时间是不能预测的。2.半衰期的应用:半衰期的公式及意义是什么?如何根据半衰期推算放射性元素的剩余质量或根据剩余质量推算衰变的时间?提示:半衰期的公式为N余=式中N0表示核的个数,此式也可以演变成m余=式中m0表示放射性物质的质量。tT01N()2，tT01m()23.什么因素能影响放射性元素的半衰期?能否通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素衰变的速度?提示:(1)放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定。跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。(2)不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度,也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度。【归纳总结】1.半衰期:(1)意义:表示放射性元素衰变快慢的物理量。(2)适用条件:是一个统计规律,对某几个特定的原子核不符合此规律。(3)相关因素:它是由元素的原子核内部结构决定的,不受外部物理和化学环境的影响。2.半衰期公式:N余=m余=式中N0、m0表示衰变前的原子数和质量,N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量,t表示衰变时间,T表示半衰期。tT01N()2，tT01m()2。过关小练·即时应用1.下列有关半衰期的说法正确的是()A.放射性元素的半衰期越短,表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短,衰变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变,随着剩下未衰变的原子核的减少,元素半衰期也变长C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的衰变速度D.降低温度或增大压强,让该元素与其他物质形成化合物,均可减小衰变速度【解析】选A。放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间,它反映了放射性元素衰变速度的快慢,半衰期越短,则衰变越快,故A正确;某种元素的半衰期长短由其本身因素决定,与它所处的物理、化学状态无关,B、C、D错误。2.(多选)(2015·山东高考)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是()A.该古木的年代距今约5700年B.12C、13C、14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出β射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【解析】选A、C。剩余的碳14占表明经过了一个半衰期,A正确;碳14、13、12的质子数相同,质量数不同,中子数不同,B错误;碳14变为氮14,质量数未变,放出的是电子流,即β射线,C正确;半衰期不受外界环境影响,D错误。12，【补偿训练】1.(2014·重庆高考)碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有()mmmmA.B.C.D.481632【解析】选C。由原子核的衰变公式m余=m()n,其中为衰变的次数,解得m余=,故选C。12t32n4T8，m162.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是()【解析】选C。由半衰期公式mt=m0并结合数学知识可知C答案正确。tT12（）